サーボトルク計算機でできること
このツールは、入手しやすい3つの数値（動作電圧・動作電流・回転数RPM）から、サーボモーターが発生できる機械的トルクを推定します。データシートのトルク曲線をいちいち調べなくても、おおよそのトルクをすぐに把握できるので、モーターの概略選定、サーボ同士の比較、ハードウェアを購入する前の設計確認などに便利です。
計算結果はニュートンメートル（N·m）で表示され、さらにニュートンミリメートル（N·mm）にも換算します。N·mmは、ホビー用や小型ロボット用のサーボでよく使われる単位です。
入力する項目
- 動作電圧（V）：サーボが動作しているときに供給される電圧。
- 動作電流（A）：その動作状態でサーボが消費する電流。
- 回転数（RPM）：出力軸の1分あたりの回転数。
計算式の解説
計算機はまず電力を求め、その電力と回転数からトルクを算出します。
- 電力（W）＝ 電圧 × 電流
- トルク（N·m）＝（電力 × 9.549）÷ 回転数
定数9.549は 60 ÷（2π）から導かれるもので、RPMとラジアン毎秒の間を換算します。これは「電力＝トルク × 角速度」という関係に基づいています。さらにトルクを1000倍することで、N·mm単位の値が得られます。
なお、これは電力がすべて機械出力に変換されると仮定した理想的な推定値です。実際のサーボでは熱・摩擦・ギア損失などでエネルギーが失われるため、実トルクはこれよりやや低くなります。
計算例
たとえば、6 V で動作し、1.5 A を消費し、60 RPM で回転するサーボの場合：
- 電力 ＝ 6 × 1.5 ＝ 9 W
- トルク ＝（9 × 9.549）÷ 60 ＝ 85.94 ÷ 60 ≈ 1.43 N·m
- N·mm換算：1.43 × 1000 ≈ 1432 N·mm
つまり、このサーボはこの動作状態で約1.43 N·mのトルクを発生します。
よくある質問
なぜ回転数が高いとトルクが下がるのですか？ 電力が一定であれば、トルクと回転数はトレードオフの関係にあります。同じ電力をより多くの回転数に分散させるほど、軸で得られるトルクは少なくなります。
これは実際にサーボが出すトルクですか？ いいえ。効率100%を仮定した上限値の目安です。知りたい負荷（ストール電流や定格電流など）での電流を入力し、損失があるため実トルクはこれより低くなると考えてください。
結果をkg·cmに換算するには？ N·m に約10.2を掛けると kg·cm になります。これは多くのホビー用サーボで使われる単位です（例：1.43 N·m ≈ 14.6 kg·cm）。
